基于AHP-FCE模型的祖厉河生态护岸综合评价应用.pdf

第卷第 期水 利 科 学 与 寒 区 工 程V o l ,N o 年 月H y d r oS c i e n c ea n dC o l dZ o n eE n g i n e e r i n gO c t,周玉震,周岩,史友宁,等基于AH P F C E模型的祖厉河生态护岸综合评价应用J水利科学与寒区工程,():基于AH P F C E模型的祖厉河生态护岸综合评价应用周玉震,周岩,史友宁,李佳璐,张学军(甘肃建投临夏建设管理有限公司,甘肃 兰州 ;甘肃省建筑科学研究院(集团)有限公司,甘肃 兰州 ;甘肃建投科技研发有限公司,甘肃 兰州 )摘要:以甘肃省会宁县祖厉河治理生态护岸项目为研究对象,从安全稳定性、生态功能性、经济社会性个方面出发,选取了 个代表性生态护坡评价选择指标,建立了基于层次分析法(AHP)模糊综合评价法(F C E)的生态护岸综合评价模型.采用该模型对格宾石笼护岸、生态混凝土护岸、三维土工网垫护岸、连锁式生态砖块护岸等种生态护岸方案进行了评价选择,结果表明格宾石笼护岸为该工程最优方案.通过AH P F C E模型在祖厉河生态护岸方案综合评价中的应用,验证了该模型的适用性和合理性,可为类似生态护岸的方案比选决策提供一定参考和借鉴.关键词:AH P F C E模型;生态护岸;综合评价;选择中图分类号:T V 文献标志码:A文章编号:()收稿日期:作者简介:周玉震(),男,甘肃靖远人,高级工程师,研究方向为工程管理.E m a i l:l f j q q c o m.项目概况及生态护岸类型 项目概况祖厉河属黄河上游重要支流,位于甘肃省中部,全长 k m,其 中 流 经 白 银 市 会 宁 县 k m,河流两侧主要为居民区、城镇道路、农田等.河道狭窄、蜿蜒曲折、防洪能力低,整体含沙量较高,历经多年洪水冲刷,岸坎支离破碎,环境脏乱差,严重影响城镇形象,并对周边居民生命财产安全造成一定威胁.随着黄河流域生态保护和高质量发展国家战略全面落实,会宁县祖厉河河道综合治理项目逐步开展,项目总投资 亿元,分期实施,包含治理河道 k m,修建护坡护堤 k m,内容涵盖河道清淤、生态修复、水质改善、护岸护堤等.其中,护坡工程是祖厉河河道治理项目的关键工程,采用生态护坡,为确定适宜的生态护坡方案,拟组织相关专家对各护坡方案进行评价选择.生态护岸类型国外对于生态护岸的研究及应用起步较早,美国、日本、德国等国家在 世纪 年代就已开始将生态护岸技术在工程实践中进行应用.对于生态护岸的分类目前还不统一,陈丙法等从宏观层面出发,将生态护岸分为自然生态型护岸和人工生态型护岸两类,并列出了 种人工生态型护岸的类型.现阶段城镇河道综合治理多以人工生态护岸为主,本项目生态护岸同样选取常用的人工生态护岸类型,表给出了种常用人工生态护岸类型及特点,项目所用方案从其中进行比选.表人工生态护岸类型及特点序号名称特点方案格宾石笼护岸多孔 构造,空隙率高,抗冲刷 能 力 强,应用广泛方案生态混凝土护岸强度高,稳定性好,抗冲刷能力强,保水性好方案三维土工网垫护岸降低土壤水分蒸发,有效减少水土流失,施工简单,成本低方案连锁式生态砖块护岸整体性强,施工方便,成本较低 分析方法及基本原理 层次分析法(A H P)层次分析法(AH P)是一种系统分析方法,该方法通过将一个复杂目标问题从不同层面分解成若干组成因素,然后形成一个清晰有序的递阶层次结构,进而将不同因素两两之间进行比较,确定不同影响因素的相对重要程度,形成影响因素相对重要性排序,用于进行决策或者提出问题解决方案.该方法可将定性因素与定量因素相结合,能够很好地适用于多准则、无结构性的评价分析问题,方法科学严谨、系统性强、简洁实用.层次分析法的一般步骤如下:()提出问题,分析影响因素,构建评价指标体系.()各级因素两两比较,构建判断矩阵R.()根据判断矩阵R,采用和积法计算各级指标权重wi,并对其进行组合,建立权重向量Ww,w,wn.()根据公式计算判断矩阵最大特征值m a x、一致性检验指标C I、一致性比例C R,进行一致性检验.其中m a x按式()计算、C I按式()计算、C R按式()计算,R I为平均随机一致性指标,按表查找取值,一般来说,C R ,认为判断矩阵通过一致性检验.m a xnniR W()iwi()C Im a xnn()C RC IR I()表R I取值阶数nR I阶数nR I 模糊综合评价法(F C E)模糊综合评价法是一种基于模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价的综合评价方法,其结果清晰、系统性强.模糊综合评价法的一般步骤如下.()确定评价因素集、权重集W、评语集V、数值集X.()确定隶属度和单因素评价矩阵Ri.()计算单因素评价向量Pi、综合评价矩阵R、综合评价向量Q.其中Pi的计算如式()所示,R由Pi按组合形成,Q的计算如式()所示.PiWiRi()QWR()()计算综合评价分值S,并按其大小进行排序,以S值 最 大 者 为 最 优 选 方 案.S的 计 算 如式()所示.SQX()A H P F C E法通过将层次分析法(AH P)和模糊综合评价法(F C E)相结合,建立AH P F C E综合评价方法.该方法利用AH P法对影响因素进行定量分析,计算出各因素权重,以各因素权重作为模糊综合评价法的权重集,再根据模糊综合评价进行评价计算,最后得出计算结果并进行分析.评价指标体系构建与权重计算 指标体系构建生态护岸综合评价体系涉及影响因素较多,其指标体系建立应尽可能做到合理全面,各评价指标应相互独立、内涵清晰且具有代表性.通过查阅生态护岸项目建设和评价相关文献 ,结合项目地域条件及实际情况,咨询领域相关专家,建立生态护岸综合评价指标体系,如图.图河道治理生态护岸综合评价指标体系通过AH P法将评价指标体系划分为目标层、准则层及指标层个层次,其中目标层为河道治理生态护岸综合评价,准则层为安全稳定性(A)、生水 利 科 学 与 寒 区 工 程第卷态功能性(B)、经济社会性(C),指标层为包括抗冲性(A)、生物多样性(B)、建造成本(C)等在内的 个指标.判断矩阵构建及一致性检验基于所 构 建 的 生 态 护 岸 综 合 评 价 指 标 体 系(图),采用S a a t t y的标度法,邀请名生态护岸建设领域的相关专家,对准则层和指标层指标进行两两比较,确定相对应判断矩阵,根据上述公式计算指标权重并进行一致性检验,判断矩阵及权重计算如表表所示.表生态护岸综合评价准则层判断矩阵及权重EABCWEA B/C/注:m a x C R ,通过一致性检验表安全稳定性指标层判断矩阵及权重AAAAAWAA/A A/A/注:m a x C R ,通过一致性检验表生态功能性指标层判断矩阵及权重BBBBBWBB/B B/B/注:m a x C R ,通过一致性检验表经济社会性指标层判断矩阵及权重CCCCCWCC C/C/C/注:m a x C R ,通过一致性检验 模糊综合评价 确定评价因素集、权重集、评语集、数值集()评价因素集.根据图评价指标体系,评价因素集分为两层.第一层为E(A,B,C),第二层 为A(A,A,A,A)、B(B,B,B,B)、C(C,C,C,C).()权重集.根据前文AH P法计算,可得权重集如下:WE(,)WA(,)WB(,)WC(,)()评语集.评语集V(V,V,V,V)(优秀,良好,一般,较差).()数值集.为得出各生态护岸方案的最终得分,对评语集V赋予对应的标准分值,得到数值集X(,)T.确定隶属度和评价矩阵根据生态护岸综合评价指标体系设计调查问卷,邀请 名行业内专家进行评价,问卷内容为对不同生态护岸方案各项指标进行评价,评价内容为“优秀,良好,一般,较差”.根据评价结果对各评价指标隶属度进行计算,具体计算结果见表.对上述隶属度计算结果进行整理,得到单因素评价矩阵Ri,以方案格宾石笼护岸为例,其单因素评价矩阵RA、RB、RC分别如式()式()所示.RA ()RB ()RC ()根据所得权重Wi和单因素评价矩阵Ri,按式()计算,可得到如下单因素评价向量.第 期周玉震,等基于AHP F C E模型的祖厉河生态护岸综合评价应用表生态护岸方案隶属度总表目标层一级指标二级指标方案方案方案方案优秀良好一般较差优秀良好一般较差优秀良好一般较差优秀良好一般较差A 安全稳定性AA A A B 生态护岸综合评价E生态功能性BB B B C 经济社会性CC C C PA(,)PB(,)PC(,)评价结果计算通过单因素评价向量Pi,构建综合评价矩阵如式()所示.R ()根据式()计算得到综合评价向量为:Q(,)根据式()计算,可得到方案即格宾石笼护岸的综合评价分值S .同理,按照上述方法依次对方案、方案、方案的综合评价分值进行计算,可得方案生态混凝土护岸的综合评价分值为 ,方案三维土工网垫护岸的综合评价分值为 ,方案连锁式生态砖块护岸的综合评价分值为 .综上,综合评价分值:方案方案方案方案,即方案格宾石笼护岸方案为最优方案.结语在河道综合治理项目中,生态护岸选用是一个较为复杂的过程,其影响因素众多.以甘肃省会宁河道治理护坡工程项目为例,基于AH P法和F C E法,建立了河道治理生态护岸综合评价指标体系及评价模型,并针对种不同类型的人工生态护岸进行综合评价,得出最优选择方案.研究验证了AH P F C E模型在河道治理生态护岸综合评价中应用的合理性.参考文献:陈丙法,黄蔚,陈开宁,等河道生态护岸的研究进展J环境工程,():,向毅基于AH P T O P S I S的生态护岸评价模型及应用D长沙:长沙理工大学,王慧杰,毕粉粉,董战峰基于AH P 模糊综合评价法的新安江流域生态补偿政策绩效评估J生态学报,():张舒静上海市典型河道生态护岸效果综合评价J人民长江,():,贾天宁基于层次分析法的生态护岸适用性评价及应用研究D郑州:华北水利水电大学,水 利 科 学 与 寒 区 工 程第卷